[发明专利]白光干涉垂直扫描法非线性开环扫描的方法

摘要

本发明公开一种白光垂直扫描干涉非线性开环扫描技术来实现表面轮廓测量的方法，集成了能够实现白光干涉垂直扫描光学系统中物镜与被测表面相对位置测量的位置传感器、定位光栅尺、编码器(线性或者旋转)等输出信号、或者能够通过标定非线性微移动特征曲线获取精确位移值的开环控制光程差驱动装置。为了克服开环控制系统非线性性、不确定性、和不恒定性，本发明创造提出了一个非线性开环扫描方法具有集成位置传感器、定位光栅尺、编码器(线性或者旋转)等输出信号或者通过标定其非线性微移动特征曲线获取位移值的处理方法和技术来实现垂直扫描干涉所需的光程差驱动和精确位移值。

主权项

1.一种白光干涉垂直扫描非线性开环扫描的方法，其特征在于：提供适用于光学干涉的干涉轮廓仪，来提供光学扫描干涉系统的光程差及使用非线性开环扫描控制系统驱动装置的方法和技术来实现干涉；白光垂直扫描干涉轮廓仪进行表面高度差测量通过下面的步骤来实现：(1)、通过光程差驱动装置，获取在不同的光程差时对应的有序干涉图谱篇幅总数N，I(tn)＝a(tn)+b(tn)cos(φ(tn))，可简化为In＝an+bn cos(φn),其中n＝1,2,…,N同时同步记录集成到光程差驱动装置的输出信号，包括压电陶瓷的位置传感器信号值、直线微移动机械平台的定位光栅尺、编码器的输出信号或者通过光程差驱动装置非线性微移动特征曲线同步获取对应的位移值，M次作为对应扫描高度或时间P(tm)＝Pm for m＝1,2,…,M；(2)、将Pm数据拟合成一条平滑的曲线P(t)；(3)、由下面的一系列干涉图谱强度来计算干涉图谱的调制振幅bn，其中n＝3,4,…,N‑2；(4)、从调制振幅bn随垂直扫描时间分布的数据中求取其最大值以及对应的垂直扫描时间或位置ta；请注意对应的垂直扫描时间或位置ta能够直接由上面的系列干涉图谱强度来计算，不需要计算相应的调制振幅bn值；(5)、由上述的步骤(2)中的曲线P(t)来找到对应的P(ta)；(6)、将位置传感器、定位光栅尺、编码器的输出信号或者光程差驱动装置非线性微移动特征曲线的相对应位移值P(ta)关联到被测表面高度。